2.9 Расчет шпоночных соединений

Принимаем шпонки призматические по ГОСТ 23360-78 [7, с.433].

Напряжения смятия [8, с.128]:

где l_p =l–b– расчетная длина шпонки;

l_ст– длина ступицы насаживаемой детали;

k=h–t₁– расчетная высота шпонки;

- допускаемое напряжение смятия: для шпонок из стали 45 _T= 650 МПа,

[S]=2 – коэффициент запаса прочности [8, с.131];

Размеры шпонок и расчет _смданы в таблице 2.12.

Таблица 2.10 – Расчет шпонок

Параметр
наименование	обозн.	муфта	Колесо цилиндрическое Z2Б	Колесо цилиндрическое Z2Т	Открытая коническая передача
Диаметр вала, мм	d	32	40	65	50
Момент, Нм	Т	43,0	232,5	970,3	970,3
Длина ступицы	lст	36	50	50	60
Шпонка ГОСТ23360		8х7х32	12х8х45	18х11х45	14х9х54
- размеры,мм	t1	4,0	5,0	7,0	5,5
	к	3,0	3,0	4,0	3,5
	lp	24	33	27	40
Напряжения, МПа	см	37,3	117,4	276,4	277,2
Условие прочности выполняется: см <

Рисунок 2.4– Размеры шпонок

3 Технический проект

3.1 Проверка опасного сечения промежуточного вала на долговечность

Оценку сопротивления усталости вала выполняют по величине общего коэффициента запаса прочности S[7, с.169], [8, с.325]:

(3.1)

где – коэффициент запаса прочности по нормальным напряже­ниям изгиба при симметричном цикле (R=-1,_m= 0,_a=_max =_И;_И= 10³М/W);

–коэффициент запаса прочности по касательным напря­же­ниям кручения при нулевом цикле (R= 0,_m=_a=_max/2 =_K/2;_K = 10³Т/W_P);

–коэффици­енты снижения пределов выносливости реальной детали по сравнению с пределами (_-1,_-1) образцов;

_- коэффициент чувствительности материала к асимметрии цикла.

В соответствии с рисунком 2.4 и таблицей 2.7 на валу два опасных сечения.

Концентраторы напряжений:

сечение 1 – посадка с натягом колеса z_2Б 40 Н7/s6 и шпоночный паз12х9х32,

где t₁= 5 мм – глубина паза на валу.

сечение 2 – зубчатая шестерня d_f1= 58,97 мм.

Таблица 3.1-коэффициенты концентрации напряжений

Параметр [7, с.170, 171]	Концентратор в сечении 1		Концентратор в сечении 2	Примечание
	посадка z2Бс натягом	шпоночный паз	Зубчатая шестерня
1 эффективный коэффициент концентрации напряжений		K= 2,2 К= 2,05	K= 1,7 К= 1,55	B = 900 МПа d= 40 мм df1 = 58,97 мм
2 Коэффициент влияния абсолютных размеров сечения		Кd= 0,75 Kd= 0,75	Кd= 0,75 Kd= 0,75
Отношение	K/Kd= 4,0 K/Kd = 2,5	2,93 2,73	2,27 2,07

Так как K_/K_d= 4,0 от посадки имеет большее значение, чем от шпоночного паза и зубчатой шестерни (2,93 и 2,73) при небольшой разницеK_/K_d, то [7, с.170] дальше расчет ведем с учетом натяга от посадки колесаz_2Б.

Коэффициенты влияния качества поверхности [7, с.170] при чистовом шлифовании (R_a= 0,8…1,6)K_F= 0,885;K_F= 0,935.

Коэффициент влияния поверхностного упрочнения [7, с.170]:

K_V= 2,4 – закалка ТВЧ.

Тогда

.

Пределы выносливости образцов материала: сталь 40Х [7, с.165] при D120 мм и Н285 НВ_-1= 370 МПа;_-1= 210 МПа; коэффициент_= 0,09.

Расчет посадки с натягом:

=900 МПа

Напряжения:

а) изгиба _а=_и= 10³М/W= 10³147,2/5502 = 26,75 МПа;

б) кручения _К= 10³Т/W_Р = 10³232,5/11782 = 19,73 МПа.

_-1D =_-1/=370/1,72=215 МПа

_-1D =_{-1 /}=210/1,07=196 МПа

_D =_{ /} =0,09/1,07=0,084

Определение коэффициента запаса прочности:

S_=_{-1D /}_и = 370/ 26,75 = 13,8;

S_= 2_{-1D /[}_К(1+_{D ) ] =} 2196/ [19,73(1 + 0,083)] =18,35;

=13,8 18,35/ (13,8 ²+ 18,35²)^1/2= 11,03[S] = 1,5…2,5 [7, с. 169].

Сопротивление усталости в течение срока службы в опасном сечении промежуточного вала обеспечивается.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Энергетический и кинематический расчеты приводов: Метод. Указания по дисциплине «Детали машин» для студентов машиностроительных специальностей всех форм обучения/ НГТУ; Сост.: А. А. Ульянов. - Н. Новгород, 2000. – 27 с.

2. Зубчатые и червячные передачи. Ч.1: Проектировочный расчет: Метод. Указания к курсовому проекту по деталям машин для студентов машиностроительных спец. / НГТУ; Сост.: А. А. Ульянов, Ю. П. Кисляков, Л. Т. Крюков. – Н. Новгород, 2000. – 31 с.

3. Зубчатые и червячные передачи. Ч.2: Проверочный расчет. Силы в зацеплениях: Метод. указания к курсовому проекту по деталям машин для студентов машиностроительных спец. / НГТУ; Сост.: А. А. Ульянов, Ю. П. Кисляков, Л. Т. Крюков. – Н. Новгород, 2001. – 21 с.

4. Зубчатые и червячные передачи. Ч.3: Примеры расчетов: Метод. указания к курсовому проекту по деталям машин для машиностроительных спец. / НГТУ: Сост.: А. А. Ульянов, Ю. П. Кисляков, Л. Т. Крюков, М. Н. Лукьянов. – Н. Новгород, 2001. – 31 с.

5. Ременные передачи. Ч.1: Методика расчета: Метод. Указания по дисциплине «Детали машин» для студентов машиностроительных спец. / НГТУ; Сост.: А. А. Ульянов, Н. В. Дворянинов, Ю. П. Кисляков. Н. Новгород, 1999. – 31 с.

6. Ременные передачи. Ч.2: Примеры расчета: Метод. Указания по дисциплине «Детали машин» для студентов машиностроительных спец. / НГТУ; Сост.: А. А. Ульянов, Н. В. Дворянинов, Ю. П. Кисляков. – Н. Новгород, 1999. – 16 с.

7. Дунаев П. Ф., Леликов О. П. Конструирование узлов и деталей машин. –М.: Высш. шк., 2001. – 447 с.

8. Решетов Д. Н. Детали машин. – М.: Машиностроение, 1989. – 496 с.

9. Дунаев П. Ф., Леликов О. П. Детали машин. Курсовое проектирование. – М.: Высш. шк., 1984. – 336 с.

10. Подбор подшипников качения: Метод. Указания по дисциплине «Детали машин» для студентов машиностроительных спец. / НГТУ; Сост.: А. А. Ульянов. – Н. Новгород, 1993.

11. Иванов М. Н. Детали машин. – М.: Высш. шк.. 1998. – 383 с.

12. Соединения: Метод указания к домашней работе по дисциплине «Детали машин» для студентов машиностроительных спец. / НГТУ; Сост.: А. А. Ульянов, Н. В. Дворянинов, Ю. П. Кисляков. – Н. Новгород, 1998. – 23 с.

13. Правила оформления пояснительных записок и чертежей: Метод. Указания по дисциплине «Детали машин» для студентов всех спец. И форм обучения / НГТУ; Сост.: А. А. Ульянов и др. – Н. Новгород, 2000. – 35 с.

14. А. О. Спиваковский, В. К. Дьячков. Транспортирующие машины. – М.: Машиностроение, 1983.

15. Расчет цепных передач: Метод. указания к курсовому проекту по деталям машин для машиностроительных спец. / НГТУ; Сост.: А. А. Ульянов, Ю. П. Кисляков, В. В. Андреев, С. С. Храмов. Н. Новгород, 1999.

36

ДМ-03-05-01-15-00